单片机论文-红外接口技术的应用

摘 要

红外线是一种无线通讯方式，它可以取代线缆进行无线数据的传输，一般常用来作为一种点对点的传输方式。自1974年发明以来，得到很普遍的应用，如红外线鼠标，红外线打印机，红外线键盘等等。

红外接口是目前在世界范围内被广泛使用的一种无线连接技术，具备红外接口的设备间可以很方便的进行信息交换，现在红外通讯技术已被全球范围内的众多的硬件厂商支持和采用，目前主流的软件和硬件平台均提供对它的支持。

红外通讯技术是通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据收发。由于利用红外进行信息的交换需要对接才能传输信息，所以其安全性较强。红外技术已被广泛应用在移动计算和移动通讯的设备中。

关键词：

红外线 红外通讯技术 红外接口 红外线组网

Abstract

Infrared is one wireless communication way, it may substitute for the line cable to carry on the wireless data the transmission, generally often uses for the achievement one point-to-point transmission mode. Has invented since 1974, obtains the very universal application, like infrared mouse, infrared printer, infrared keyboard and so on.

The infrared connection is at present in the worldwide scale one kind of wireless connection technology which widely uses, has between the infrared connection equipment to be possible very convenient to carry on the exchange of information, now the infrared communication technology already by the global scope in multitudinous hardware manufacturer support and the use, at present the mainstream software and the hardware platform provides to its support.

The infrared communication technology is through between the data electricity pulse and infrared light pulse interconversion realization wireless data receiving and dispatching.Because uses infrared carries on the information the exchange to need to dock can transmit the information, therefore its security is strong.The Infrared Technology has been widely applied in the migration calculates and moves the communication in the equipment.

Key words:

Infrared ray Infrared ray communication Infrared mouthpiece Infrared ray electric network

目 录

前 言 ...................................................................... 1

第一章 绪论 ................................................................. 2

第一节 红外线 ............................................................... 2

一、红外线 ................................................................. 2

二、红外线的应用 ........................................................... 2

第二节 红外通讯技术.......................................................... 2

一、红外通讯技术的原理 ..................................................... 2

二、红外通讯技术的特点 ..................................................... 2

第三节 红外接口技术.......................................................... 3

第二章 红外接口电路 ......................................................... 3

第一节 红外接口.............................................................. 3

第二节 红外接口电路.......................................................... 4

一、标准红外接口电路结构及分析 ............................................. 4

二、扩展红外接口电路结构及分析 ............................................. 5

第三节 系统设置和联机调试.................................................... 6

一、系统设置 ............................................................... 6

二、联机调试 ............................................................... 6

第四节 元器件的选择.......................................................... 6

第三章 红外接口技术的发展 .................................................... 7

第一节 红外与蓝牙的比较...................................................... 7

第二节 红外线组网 ........................................................... 7

第三节 总结.................................................................. 9

参考文献 ................................................................... 10

致 谢 ..................................................................... 11

前 言

红外线通讯是一种廉价，近距离，无连线，低功耗和保密性较强的通讯方式，在个人电脑机中主要应用在无线数据传输方面，但目前已经逐渐开始在无线网络接入和近距离遥控家电方面得到应用。

鉴于红外线通讯的诸多好处，现在的计算机主板几乎全部提供了红外线连接口，以便用户利用它进行与带红外线接口的设备通讯，如笔记本电脑，手机，数码相机等计算机的外围设备。但是计算机主板上仅仅是提供了一个红外线连接口，并未提供完整的发射接收装置，因此用户在想使用红外线通讯时，仍然需要红外线连接器，即带有红外发射接收装置的红外接口。

又由于目前红外通讯技术的发展已非常广泛，所以对红外接口电路的需求是很必要的。随着进一步发展方向就像现在的计算机网络一样，发展成一个红外线组网，用以实现设备间的资源共享，而如此组建的红外网络完全是免费的，不需要付给第三方任何通讯费用。

第一章 绪论

第一节 红外线

一、红外线

红外线(Infrared rays)也是一种光线，由于它的波长比红色光（750nm)还长，超出了人眼可以识别的（可见光）范围，所以我们看不见它，又称为红外热辐射(Infrared Radiation)，通常把波长为0.75～1000μm的光都称为红外线。红外通讯一般采用红外波段内的近红外线，波长在0.75μm至25μm之间。红外线是一种无线通讯方式，可以进行无线数据的传输。

二、红外线的应用

红外线的应用极其广泛，可以广泛应用于医学、生物学、电子、通讯等各个行业。在现代电子工程应用中，红外线常常被用做近距离视线范围内的通讯载波，最典型的应用就是电视机的遥控器。使用红外线做信号载波的优点很多：成本低、传播范围和方向及距离可以控制（不会穿过墙壁，对隔壁家的电视造成影响）、不产生电磁辐射干扰，也不受干扰等等。随着红外线技术的日益成熟，标准的日益规范，红外线在通讯上的应用也就日益增多。

第二节 红外通讯技术

一、红外通讯技术的原理

红外通讯指的是两台设备之间通过红外线进行无线数据传输的一种数据传输方式，通过数据电脉冲和红外光脉冲之间相互转换实现无线数据收发的。

红外通讯技术的基本原理是发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管以光脉冲的形式发射出去，即红外信号。接收端将接收到的光脉冲转换成电信号，再经过放大，滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制数字信号后输出。常用的又通过脉冲宽度来实现信号调制的脉宽调制（PWM）和通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制的脉冲调制（PPM）两种方法。

二、红外通讯技术的特点

红外线的特征：红外传输是一种点对点的传输方式、无线、不能离的太远、要对准方

向，且中间不能有障碍物也就是不能穿墙而过，几乎无法控制信息传输的进度；

由于红外线具有以上特征所以红外通讯技术的主要优点：是使手机和电脑首间可以很方便的进行无线传输数据，同时在同样具备红外接口的设备间进行信息交流，而且红外接口可以省去下载或其他信息交流所发生的费用，由于需要对接才能传输信息，安全性较强；

红外通讯技术的主要缺点：通讯距离相对来说较短，在通讯过程中不能移动设备，遇到障碍物通讯会中断，红外通讯技术的主要目的是取代线缆连接进行无线数据传输，功能单一，扩展性差。

第三节 红外接口技术

红外接口是新一代手机的配置标准，它支持手机与电脑以及其他数字设备进行数据交流。红外通讯有着成本低廉，连接方便，简单易用和结构紧凑的特点，因此在小型的移动设备中获得了广泛的应用。通过红外线接口各类移动设备可以自由进行数据传输不用连线且速度较快，可达4Mb/s，是短距离双机通信的一种好方法。进行红外线通信是需注意：将具有红外线通信功能的两个系统靠近，且发送（接收）口需大致在同一水平线上，两系统之间的距离不能相差太远，一般在一到两米，角度相差不超过30度。

第二章 红外接口电路

第一节 红外接口

CPU与外部设备，存储器的连接都需要通过接口设备来实现，前者被称为I/O接口，而后者则被成为存储器接口。存储器通常在CPU的同步控制下工作，接口电路比较简单；而I/O设备品种较多，其相应的接口电路也各不相同，一般说的接口只是指I/O接口。

电脑主板红外线接口大多是一个5针插座，其引脚定义如下表所示：

红外线接口引脚定义表1

根据IRDA（Infrared Data Association，红外数据协会）提供的“异步串行通讯标准”资料显示，IRTX 引脚能提供>6.0mA的输出电流，而IRRX引脚在吸收

第二节 红外接口电路

一、标准红外接口电路结构及分析

1、下图为IRDA提供的红外通讯标准电路。

图1

2、红外发射电路由红外线发射管L2和限流电阻R2组成。当主板红外接口的输出IRTX输出调制后的电脉冲信号时，红外线发射管将电脉冲信号转化为红外线光信号发射出去。电阻R2起限流的作用，以免过大的电流将红外管损坏。当R2的阻值越小，通过红外管的电流就越大，红外管的发射功率也随电流的增大而增大，发射距离就越远，但R2的阻值不能过小，否则会损坏红外管或主板红外接口。红外接收电路由红外线接收管L1和取样电阻R1组成。当红外接收管接收到红外线光信号时，其反向电阻会随光信号的强弱变化而相应变化，根据欧姆定律可以得知通过红外接收管L1和电阻R1的电流也会相应变化，而在取样电阻两端的电压也随之变化，此变化的电压经主板红外接口的输入端IRRX输入主机。由于不同的红外接收管的电气参数不同，所以取样电阻R1的阻值要根据实际情况作一定范围的调整。

电路虽然很简单，但用该电路连接笔记本电脑，在没有误码的情况下，传输速度可以达到57.6kbps。

二、扩展红外接口电路结构及分析

1、下图为IRDA提供的红外通讯扩展电路。

图2

2、扩展红外接口电路是在标准电路的基础上，增加了抗干扰电路和增大发射功率电路。抗干扰电路由电阻R4，电解电容E1，E2。独石电容C2，C3组成，主要是滤除PC机电源中的干扰波。该电路主要控制机器电源质量，如果你的机器电源质量较好的话，可以省略该部分电路。增大发射功率电路由电阻R2，R3，功率三极管P1和电容C1组成，C1的作用是改善输出信号的波形，三极管是放大输出电流，以提高发射功率。

第三节 系统设置和联机调试

一、系统设置

系统的设置分别为BIOS和操作系统两部分。在BIOS中将红外线接口打开，红外线接口一般与 COM2使用同一地址和中断，所以在打开了红外接口后，COM2口会不能使用，所以说如果有其他设备使用COM2口时要注意。操作系统的设置一般系统在找到红外接口后，将会自动设置完成。用户要注意在使用红外接口时，要记住打开红外线接口，就是双击“红外线监视器”，在“选项”中，将“启动红外线接口”选上即可。

二、联机调试

由于红外收发器的电路相对简单，所以调试也很方便。发射部分基本上不用调试，只要注意检查发射管的极性连接是否正确。接收部分同样需要注意的是接收管的极性是否连接正确。

在通讯时，IRTX和GND之间应该有0.7V左右的电压波动，如果没有就是红外接口有问题，或者是红外接口没有打开；IRRX和GND之间同样有0.7V的电压波动，如果波动范围较小，可以调整取样电阻，加大它的阻值，但不要太大，否则会降低接收的抗干扰能力。

在联机正常的情况下，可以将设备放远些，再调整取样电阻，使通讯距离尽量大些。另外，其他的增大通讯距离的方法还有几个：可以在接收管前加一个红色滤光片，以滤除其他光线的干扰；还可以在接收管和发射管前加凸透镜，提高其光线采集能力等等。

第四节 元器件的选择

元器件的选择主要是发射管和接收管的选择与测试。

1、测试红外发射管:红外发射管实际上是；一个特殊的二极管，用万用表电阻档测量，发射管的反向电阻通常为无穷大，正向电阻一般为500k左右，如果你有一台笔记本电脑，可以由PC机的红外接口引出IRTX和GND两条线，IRTX连接发射管的正极，GND连接发射管的负极，将发射管对准笔记本电脑的红外线发射窗口，在笔记本电脑的“红外线监视器”中会发现“你的PC”。

2、测试红外接收管：红外接收管也是一个二极管，测量时，它的正向电阻大于500k，

而且不受光照的影响，反向电阻在没有光线直射时，一般大于300k，当强光照射时应小于10欧姆，有时会为负数，这是因为在强光照射时，二极管的PN结将获得的光能转化为电能，形成了0.7V的结电压。

第三章 红外接口技术的发展

第一节 红外与蓝牙的比较

1、红外技术的特征：红外线通信技术适合于低成本、跨平台、点对点高速数据连接，尤其是嵌入式系统。红外线技术的主要应用：设备互联、信息网关。设备互联后可完成不同设备内文件与信息的交换。信息网关负责连接信息终端和互联网。红外通讯技术已被全球范围内的众多软硬件厂商所支持和采用，目前主流的软件和硬件平台均提供对它的支持。红外技术已被广泛应用在移动计算和移动通讯的设备中。

2、蓝牙技术的特征：蓝牙技术是做为一种“电缆替代”的技术提出来的，发展到今天已经演化成了一种个人信息网络的技术。它将内嵌蓝牙芯片的设备互联起来，提供话音和数据的接入服务，实现信息的自动交换和处理。蓝牙主要针对三大类的应用：话音／数据的接入、外围设备互联和个人局域网。话音／数据的接入是将一台计算设备通过安全的无线链路连接到一个通信设备，完成与广域通信网络的互联。外围设备互联是指将各种外设通过蓝牙链路连接到主机。个人局域网的主要应用是个人网络和信息的共享和交换。蓝牙技术已获得了两千余家企业的响应，从而拥有了巨大的开发和生产能力。蓝牙已拥有了很高的知名度，消费者对这一技术也很有兴趣由于红外成本底，且传输速度比蓝牙要快的多，而且红外技术发展到现在技术已经很成熟，所以将它更进一步的普及将会有很大的空间。

第二节 红外线组网

1、随着红外线技术的日益成熟，标准的日益规范，红外线在通讯上的应用也就日益增多，用红外线来组建小型局域网络也日益普遍。在红外线通讯的应用中，我们较为常见的是手机与手机间、手机与电脑间、电脑与电脑间等的无线通讯，即个人无线局域网的应用。其组网的模式，就是组建一个微微网。

2、手机与手机之间，不少用户都希望实现免费的图片、音乐、数据的共享与传输。如果手机支持红外线功能，我们就可以通过红外线组建微微网，用以实现手机间的资源共享，而如此组建的红外网络完全是免费的，不需要付给第三方任何通讯费用。而且手机用红外组网在设置上也是比较简单的，只需要把两个手机的红外功能都打开，进行身份验证，在有效的距离范围（红外线辐射有距离和角度的限制），中间无阻碍物就可以进行手机的连接共享了，图片、音乐随意传。

3、手机与电脑间无线红外组网。有的时候我们希望将电脑中的音乐图片或其他资料传输到手机上；同时手机的内存容量有限，如果内存过大的话会一般都会影响到手机的反应速度，这时候就要必要将手机的文件传输到电脑上进行处理。这个时候有两种方式，一种是通过数据线连接到电脑上；另一种是若手机支持红外或蓝牙，采用红外或蓝牙组建无线个域网，来实现电脑与手机间的网络连接。用数据线进行传输，不太方便，而且传输速度不见的很快，所以用红外来进行数据间的传输是很必要的。但在电脑上需要红外线适配器，红外适配器是安装在台式电脑上的一种无线数据传输装置，现在大多都是USB接口的。

它将电脑上的数据转变为红外光脉冲发射出去、并将接收到的红外光信号转变为电脑可处理的电信号输入电脑，从而实现了设备间无线的数据传输。使台式电脑具备红外通讯的功能，就可以用它去无线连接各种配备IRDA红外通讯口的手机、笔记本、掌上电脑、仪器仪表等设备。无需麻烦的连线，在有效距离内只要彼此相对，就能实现网络连接，方便快捷。而如今的电脑主板，大多都支持红外功能，配置了IRDA红外通讯口，我们只需要在BIOS里打开红外线端口，接上红外连接器，在系统设置里也打开红外线功能，就能组建红外微微网了。手机设置上需要开启红外功能，在红外线有效距离范围内即可以实现双向的信息互通。

4、在连接好设备，组建了微微网之后，进行数据传输的时候也要注意一些事项：IRDA传输方向的定向角为30度，所以在角度上要对准，不能太偏了；红外线的传输距离较近，如果可以，最好在一米的范围内，只要有利于传输的速度和准度；在红外线设备之间不能有阻碍物，否则会阻挡无线信号；在传输数据的过程当中，不要移动所有使用的设备；在阳光下或者太亮的环境中，容易出现数据传输的错误等。注意以上的几个方面，可以提高红外线网络的传输速度和降低出错率。

第三节 总结

红外线技术及产品有着很多的优点，安装比较简单、兼容性好、用途广泛、简单易用和结构紧凑等，其最大的优势是低廉的成本。因此在小型的移动设备中获得了广泛的应用。像笔记本电脑、掌上电脑、机顶盒、游戏机、移动电话、计算器、寻呼机、仪器仪表、MP3播放机、数码相机以及打印机之类的计算机外围设备等等。在未来的几年里红外技术将会越来越普及，特别是在设备间的短距离通讯中。

参考文献

[1]柳桂国。检测技术及应用[M]，电子工业出版社，2003年8月版；

[2]任为民。电子技术基础课程设计[M]，中央广播电视大学出版社，1997年5月版

[3]胡宴如。模拟电子技术[M]，高等教育出版社，2000年8月版；

[4]孙小云。接口与通信技术原理与应用[M]，电子工业出版社，2002年5月版；

[5] 王昊。郑凤翼通用电子元器件的选用与检测[M]，电子工业出版社，2006年01月；

[6]周新。红外接口连接器的制作方法[N]，电脑报，1999年；

[7]张孝森。红外技术应用[M]，化学工业出版社，2004年10月；

[8]清源计算机工作室。Protel99SE原理图与PCB及仿真[M]，机械工业出版社，2004年1月；

[9]张庆双。电子技术—基础技能线路实例/实用丛书[M]，科学出版社，2006年8月；

[10]无极。[新手上路]从产品认识到红外线[IT168]，2005年8月；

[11]黄文。无线之红外线技术的组网方式详解无线[IT168]，2006年1月；

[12] 王权平，钟章队。红外与蓝牙技术的比较[http://www.fztelecom.com.cn]，2003年3月。

致 谢

时间过的好快，三年的大学生活即将要结束了。在这学期里学校给我们安排的是到社会上去实习，为了使我们不至因突然出校进入社会不适应，应此在这里要感谢学校的安排。

在这学期的实习里，除了工作外是作一个关于所学专业方面的论文，题目可以自选，这样就可以更好地发挥自己的特长，写自己所感兴趣的。这同样是为自己今后的发展创造了一个机会。

对于论文都是第一次，我定好了题目后，然后就是搜集相关的材料，然后整理，最终就写了现在的论文。

在写论文的过程中，首先要感谢指导老师，在这方面的帮助；其次要感谢的是教过我的任课老师，因为在大学里教会了我许多知识；再次要感谢我的同学们，他们同样给了我许多支持。